DE2051744C3 - Vom Saugrohrdruck gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine vom Saugrohr gesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit in den zu den einzelnen Arbeitszylindem führenden Saugrohrabschnitten angeordneten Drosselorganen, bei welcher ein für alle Arbeitszylinder gemeinsames, mit der Atmosphäre drosselventilbeherrscht verbundenes Sammelvolumen vorhanden ist das zur Gewinnung des Steuerdruckes mit jedem Saugrohrabschnitt über eine getrennte öffnung verbunden ist und an das ein Druckfühler zum Steuern der Einspritzmenge angeschlossen ist
Aus der Literaturstelle »The Autocar«, 1956, S. 728

ίο und 729, ist eine saugrohrdruckgesteuerte Kraftstoffeinspritzanordnung mit den einzelnen Arbeitszylindern zugeordneten Drosselvorrichtungen bekannt bei der ein für alle Arbeitszylinder gemeinsames Sammelvolumen vorhanden ist das zur Gewinnung eines Steuerdruckes mit den Saugrohrabschnitten aller Arbeitszylinder über kurze Stichleitungen verbunden ist, und sich an dem Sammelvolumen ein Druckfühler zum Steuern der Einspritzmenge befindet Daß an Stelle der Drosselschieber Drosselklappen vorgesehen sein könnten, ist in der o. g. Druckschrift angedeutet

Der US-PS 2 857 145 ist ein als Sammelvolumen deutbarer Raum entnehmbar, der über ein Rückschlagventil an zwei von insgesamt sechs der unter Steuerdruck stellenden Saugrohrabschnitte angeschlossen ist und eine dünne Druckausgleichsöffnung hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einem für alle Arbeitszylinder gemeinsamen Sammelvolumen den Saugohrdruck zu messen und als gemeinsame Betriebsgröße zur Steuerung der Einspritzmenge zu verwenden. Dies ist möglich, wenn gemäß der Erfindung die öffnungen jeweils ventilbeherrscht sind.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit fünf Drosselklappen und

Fig.? ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem gemeinsamen Sammelvolumen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist für die Zumessung des einzuspritzenden Kraftstoffes ein teilweise stark vereinfachtes Schaltbild eines elektronischen Steuergerätes 25 gezeigt, das einen die beiden Transistoren 7Ί und 72 umfassenden monostabilen Multivibrator enthält.

Die dargestellte Beinzineinspritzeinrichtung ist zum Betrieb einer als Antrieb eines Kraftfahrzeuges dienenden Vierzylinderbrennkraftmaschine 10 bestimmt deren Zündkerzen 11 an eine nicht dargestellte Hochspannungszündanlage angeschlossen sind. In unmittelbarer Nähe der nicht dargestellten Einlaßventile der Brennkraftmaschine sitzt auf den zu den einzelnen Zylindern führenden Verzweigungsstutzen des Ansaugrohres 12 je ein elektromagnetisch betätigbares Einspritzventil 13. Jedem Einspritzventil wird über eine der bei 14 angedeuteten Kraftstoffleitiingen aus einem Verteiler 15 Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird im Verteiler 15 und in den Leitungen 14 durch eine bei 16 angedeutete, elektromotorisch angetriebene Pumpe aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 18 angesaugt und einem dem Verteiler 15 vorgeschalteten Druckregler 17 zugeführt, der die Aufgabe hat, den Druck des vor den Einspritzventilen anstehenden Kraftstoffs auf einem praktisch konstanten Wert von etwa 2 atü zu halten.

Jedes der Einspritzventile 13 enthält eine nicht dargestellte Magnetisierungswicklung, deren eines Ende

an Masse liegt, während das andere Ende jeder der Wicklungen über Anschlußleitungen 19 mit einem von vier Widerständen 20 verbunden ist Die Widerstände 20 sind zusammen an den Kollektor eines bei 21 dargestellten Leistungstransistors angeschlossen, der von einem im folgenden näher beschriebenen elektronischen Regel- und Steuergerät über einen Transistorverstärker 22 mit rechteckförmigen Steuerimpulsen 23 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 24 versorgt wird und dabei einen die Einspritzventile 13 über die Dauer dieser Impulse öffnenden Strom liefert Zur Öffnungsdauer proportional ist die bei jedem Einspritzvorgang in das Ansaugrohr und von dort in die Zylinder gelangende Einspritzmenge, die den jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepaßt werden muß.

Das hierzu dienende Steuergerät 25 ist in der Figur mit unterbrochenen Linien umrahmt und besieht im wesentlichen aus einem monostabilen Kippgerät, das einen ersten Kipptransistor 71 vom pnp-Τγρ und einen zweiten Transistor 72 mit der gleichen Zonenfolge enthält. Die Emitter beider Transistoren sind über eine Plusleitung 26 mit dem Pluspol + Ub einer als Betriebsstromquelle dienenden, nicht dargestellten Fahrzeugbatterie mit einer Nennspannung von 12,6 Volt verbunden. Vom Kollektor des ersten Transistors 71 führt ein Arbeitswiderstand 27 und vom Kollektor des zweiten Transistors 72 ein Arbeitswiderstand 28 zu einer gemeinsamen, mit Masse verbundenen Minusleitung 29, die an den Minuspol der Fahrzeugbatterie angeschlossen ist.

Im Ruhestand des Kippgerätes 25 wird der Transistor 71 durch den von seiner Basis zur Minusleitung 29 führenden Widerstand 30 leitend gehalten; der Transistor 72 ist dann gesperrt. Der instabile, die öffnungsdauer der Magnetventile 13 bestimmende Kippvorgang des Kippgerätes wird dann eingeleitet, wenn der bei 31 angedeutete, mit der Kurbelwelle 24 umlaufende Nokken den ihm zugeordneten Schaltarm 32 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder gegen seinen mit der Plusleitung 26 verbundenen Gegenkontakt drückt und daher den Steuerkondensator 33, der sich bis zu diesem Zeitpunkt über einen mit der Plusleitung 25 verbundenen Widerstand 34 und einen mit der Minusleitung 29 verbundenen Widerstand 35 aufladen konnte, an seiner neg.tiv geladenen Elektrode mit der Plusle'uing verbindet. Dadurch wird der Transistor 71 gesperrt, der Transistor 72 und zusammen mit ihm auch der Leistungstransistor 21 werden stromleitend und die Magnetventile 13 geöffnet. Die Magnetventile schließen dann wieder, wenn die Transistoren 71 und 72 des monostabilen Kippgerätes in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Dieser Zeitpunkt richtet sich nach der Induktivität der in den Kollektorkreis des Transistors 72 eingeschalteten Primärwicklung 37. die zusammen mit einer Sekundärwicklung 38 und einem verstellbaren Eisenkern 39 einen Transformator bildet. Der Eisenkern 39 ist über ein Gestänge 40 mit der Membran einer an das Ansaugrohr 12 angeschlossenen Druckdose 41 gekoppelt und wird unter Verkleinerung der Induktivität um so weiter zwischen der Primär- und Sekundärwicklung herausgezogen, je niedriger der im Ansaugrohr herrschende absolute Druck ist.

Die Sekundärwicklung 38 ist mit einem Wicklungsende an die Basis des Transistor 71 über eine Diode 45 und mit ihrem anderen Ende an den Verbindungspunkt zweier zwischen der Plusleitung 26 und der Minusleitung 29 liegender? Widerstände 43, 44 angeschlossea Sobald der Schaltarm 32 seinen Gegenkontakt berührt und über eine Diode 42 den Transistor 71 sperrt, kann der Transistor 72 einen über die Primärwicklung 37 fließenden Strom liefern, der mit einer zur Induktivität umgekehrt proportionalen Geschwindigkeit ansteigt und in der Sekundärwicklung 38 eine Spannung induziert die den Transistor 72 unabhängig von der weiteren Stellung des Schaltarms 32 stromleitend hält und

zwar so lange, bis der Strom in der Primärwicklung 37 annähernd den Sättigungswert erreicht hat Die induzierte, den Transistor 71 über die Diode 45 sperrende Spannung wird mit zunehmender Annäherung an diese Sättigung kleiner und sinkt schließlich so weit ab, daß die negative, durch die Widerstände 43,44 eingestellte Basisvorspannung am Transistor 71 überwiegt und den Transistor 71 in seinen ursprünglichen leitenden Zustand zurückkehren läßt. Sobald dies eintritt, wird der Leistungstransistor 21 gesperrt und der Einspritzvorgang beendet

Die Druckdose 41 ist an das Saugrohr 12 angeschlossen, das von einer von einem Fahrpedal 58 betätigten Hauptdrosselklappe 50 gesteuert wird. Das Saugrohr 12 ist über Saugrohrabschnitte 51 an die Ansaugöffnungen Kopplungsglied 55 der einzelnen Zylinder angeschlossen, und jeder der Saugrohrabschnitte 51 wird von einer Drosselklappe 52 gesteuert, so daß sich zwischen der Hauptdrosselklappe 50 und den Drosselklappen 52 ein gemeinsames Sammelvolumen 53 ausbildet, dessen Druck den Kern 39 über die Druckdose 41 verstellt.

Die Drosselklappen 52 sind über das Gestänge 54, das Kopplungsglied 55 und das Hebelgestänge 56 an die Drosselklappe 50 angekoppelt. Das Hebelgestänge

56 liefert das Verhältnis: Winkeländerung der Drosselklappen 52 zu Winkeländerung der Drosselklappen 50. Das Kopplungsglied 55 besteht aus einer vorgespannten Feder 55a und einem Distanzstück 556. Das Zusammenwirken von Kupplungsglied 55 und Hebelgestänge

56 bewirkt einen funktionalen Zusammenhang zwischen dem Winkel der Drosselklappe 50 und dem Win kel der Drosselklappen 52 in der Art, daß dem Anfangswert des Winkels der Drosselklappe 50 ein beliebiger Anfangswert des Winkels der Drosseklappen 52 zugeordnet ist. Die Änderung des Winkels der Drosselklappen bezog sich auf die Änderung des Winkels der Drosselklappe 50 und der Wert des Winkels der Drosselklappe 50, von dem an die Drosselklappen 52 ihren Endwert erreicht haben, können frei gewählt werden.

Die Feder im Kopplungsglied 55 dient lediglich dazu, eine Beschädigung des Verbindungsweges von der Drosselklappe 50 zu den Drosselklappen 52 zu verhindern.

Die Verbindung der Drosselklappen 52 mit der

Hauptdrosselklappe 50 ist in dem gezeigten Beispiel als Gestänge ausgeführt. Genauso gut ist jedoch auch eine Verbindung über elektrische, pneumatische oder hydraulische Stellmotoren denkbar, deren Ansprechschwellen so aufeinander abgestimmt sind, daß das oben beschriebene Zusammenspiel erreicht wird.

In der F i g. 2 ist eine besonders anpassungsfähige und mit einfachen Mitteln realisierbare Ausführungsform der F.rfindung dargestellt.
Die Saugrohrabschnitte 51 münden nicht in einem gemeinsamen Saugrohr, und es fällt eine Hauptdrosselklappe fort. Die einzelnen Drosselklappen 52 sind unmittelbar mit dem Fahrpedal 58 über das Gestänge 54 verbunden. Hinter der Drosselklappe 52 eines jeden

Saugrohrabschnittes 51 ist über ein Rückschlagventil 61 und eine diesem parallelgeschaltete Drossel 62 das gemeinsame Sammelvolumen 53 angeschlossen. Zur übersichtlicheren Darstellung ist in der Figur lediglich die Verbindung von einem Saugrohrabschnitt zum Sammelvolumen gezeigt.

Die übrige Anordnung entspricht bereits der in F i g. 1 gezeigten und beschriebenen Anordnung.

Kennzeichnend für die in der F i g. 2 gezeigte Ausführungsform ist das Zusammenwirken von Sammelvolumen 53, Rückschlagventilen 61 und den als Drosseln 62 ausgeführten Belüftungsbohrungen für das Sammelvolumen 53. Das Zusammenwirken besteht darin, daß die Rückschlagventile 61 nur dann geöffnet sind, wenn der Druck in den Saugrohrabschnitten 51 niedriger als im Sammelvolumen 53 ist. Die Öffnungsdauer der Rückschlagventile ist auf Grund des pulsierenden Vorgangs kurz, so daß der Druckverlauf in den Saugrohrabschnitten 51 nur gering durch die Rückschlagventile beeinflußt wird, eine gegenseitige Beeinflussung der Druckverläufe in mehreren Saugrohrabschnitten 51 ist deswegen ausgeschlossen, weil der Motor so arbeitet, daß die Öffnungszeiten zweier Rückschlagventile nicht zusammenfallen. Damit der Steuerdruck im Sammelvolumen Druckänderungen schnell folgen kann, sind Belüftungsbohrungen notwendig, durch die sich der Druck im Sammelvolumen mit einer vorgebbaren Zeitkonstante ausgleicht. Die Zeitkonstante hängt von dem Strömungswiderstand der Drossein (52 und von der Größe des Sammelvolumens ab. Durch geeignete Wahl der Zeitkonstante kann ein großer Steuerbereich des Steuerdrucks bei geringer WeI-ligkeiit erzielt werden.
Damit das Übergangsverhalten bei schnellen Änderungen des Betriebszustands der Brennkraftmaschine zu keinen Instabilitäten oder Pendelungen führt, ist es vorteilhaft, eine maximale Änderungsgeschwindigkeit des Drucks im Sammelvolumen 53 oder eine maximale Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Druck im Siammelvolumen durch auf entsprechende Werte ansprechende Belüftungsventile zum Sammelvolunien zu begrenzen. Eine einfache Ausführung ergibt sich dann, wenn Rückschlagventil und Drossel zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. In diesem Falle kann beispielsweise der bewegliche Teil des Rückschlagventils, wie er durch eine Ventilklappe gebildet wird, eine Bohrung enthalten. Eine weitere bauliche Vereinfachung wird dadurch erreicht, daß das gemeinsame Sammelvo-· lumen und der Druckfühler in einer Baueinheit vereinigt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vom Saugrohrdruck gesteuerte Kraftstoff einspritzeinrichtung für eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit in den zu den einzelnen Arbeitszylindern führenden Saugrohrabschnitten angeordneten Drosselorganen, bei welcher ein für alle Arbeitszylinder gemeinsames, mit der Atmosphäre drosselventilbeherrscht verbundenes Sammelvolumen vorhanden ist, das zur Gewinnung des Steuerdruckes mit jedem Saugrohrabschnitt über eine getrennte öffnung verbunden ist und an das ein Druckfühler zum Steuern der Einspritzmenge angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen jeweils ventilbeherrscht (Drosselklappen 52 nach F i g. 1 bzw. Rückschlagventile 62 nach F i g. 2) sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Sammelvolumen (53) über Rückschlagventile (61) an die unter Steuerdruck stehenden Saugrohrabschnitte angeschlossen ist und daß das Sammelvolumen eine Druckausgleichsöffnung aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Rückschlagventile (61) als Druckausgleichsöffnung eine Drossel (62) parallelgeschaltet ist

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein gemeinsames Saugrohr (12) als Sammelvolumen (53) vorhanden ist in das die einzelnen Saugrohrabschnitte (51) münden, daß dem gemeinsamen Saugrohr eine Hauptdrosselklappe (50) vorgeschaltet ist, die gekoppelt mit den einzelnen Drosselorganen (52) den Betriebszustand steuert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die einzelnen Drosselorgane (52) nur im Teillastgebiet zusammen mit der Hauptdrosselklappe (50) betätigt werden und im Vollastbetrieb vollständig geöffnet sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelvolumen (53) mit zusätzlichen Belüftungsventilen versehen ist, die nur bei einer vorgebbaren Änderungsgeschwindigkeit des Sammelvolumendruckes ansprechen.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelvolumen (53) mit zusätzlichen Belüftungsventilen versehen ist, die nur bei einer vorgebbaren Druckdifferenz zwischen Unterdruck im Sammelvolumen und Umgebungsdruck ansprechen.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Sammelvolumen (53) und der Druckführer (41) zu einer Baueinheit vereinigt sind.

". Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (βΐ) und die Drosseln (62) zu einer Baueinheit vereinig· sind.